автореферат диссертации по строительству, 05.23.05, диссертация на тему:Методы предупреждения трещинообразования в железобетонных плитно-ребристых пролетных строениях мостов на стадии разогрева бетона от экзотермии цемента

на правах рукописи

Соколов Сергей Борисович

МЕТОДЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ТРЕЩИНООБРАЗОВАНИЯ В ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТНО-РЕБРИСТЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЯХ МОСТОВ НА СТАДИИ РАЗОГРЕВА БЕТОНА ОТ ЭКЗОТЕРМИИ ЦЕМЕНТА

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2006

¿ооеа

на правах рукописи

Соколов Сергей Борисович

МЕТОДЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ТРЕЩИНООБРАЗОВАНИЯ В ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПЛИТНО-РЕБРИСТЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЯХ МОСТОВ НА СТАДИИ РАЗОГРЕВА БЕТОНА ОТ ЭКЗОТЕРМИИ ЦЕМЕНТА

Специальность 05.23.05 - Строительные материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2006

Работа выполнена в Открытом акционерном обществе «Научно-исследовательский институт транспортного строительства» (ОАО ЦНИИС)

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Соловьянчик Александр Романович

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель наук и техники РФ,

академик РАСН, доктор технических наук, профессор Крылов Борис Александрович

Защита состоится «' м> марта 2006 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д303.018.01 в ОАО «Научно-исследовательский институт транспортного строительства» по адресу: 129329, Москва, Кольская ул., д.1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО ЦНИИС.

Автореферат разослан «У7 » февраля 2006 г.

Отзывы просим присылать в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью.

Ученый секретарь диссертационного совета,

старший научный сотрудник, кандидат технических наук Величко Владимир Павлович

Ведущая организация: ОАО «Гипротрансмост»

канд. техн. наук

Петрова Ж. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние годы произошли значительные изменения в структуре выпускаемой продукции из бетона и железобетона. При заметном сокращении выпуска сборного железобетона до 18-20 млн. м3 в год, объем применения монолитного железобетона вырос до 25-30 млн. м3 в год. Изменилась и структура применения монолитного и сборного железобетона в мостостроении. Вместо массового использования сборных железобетонных конструкций, с середины 90-х годов XX века, начали использовать монолитный бетон при сооружении предварительно напряженных плитно-ребристых пролетных строений мостов.

Вместе с ростом объемов возводимых пролетных строений из монолитного железобетона существенно увеличились требования к потребительским свойствам возводимых сооружений, их качеству и долговечности. Качество и долговечность железобетонных конструкций снижают различные виды трещин. Натурные обследования возведенных железобетонных плитно-ребристых пролетных строений и выполненный анализ технической литературы показали, что уже на стадии строительства в них появляются трещины температурного происхождения. В связи с этим, предупреждение трещинообразования в целях повышения качества и долговечности, возводимых монолитных плитно-ребристых пролетных строений, является актуальной задачей.

Вероятность возникновения температурных трещин в монолитных железобетонных конструкциях существует на всех стадиях выдерживания бетона. Однако, основное внимание в ранее выполненных научных работах, уделялось предупреждению трещинообразования на стадии остывания конструкций. Термонапряженное состояние конструкций и методы предупреждения трещинообразования от температурных воздействий на начальных этапах выдерживания бетона до настоящего времени изучены недостаточно. Эти факторы предопределили цель работы и направление исследований.

Целью настоящей работы является разработка методов предупреждения трещинообразования в монолитных железобетонных плитно-ребристых пролетных строениях на основе учета особенностей формирования теплового и термонапряженного состояния бетона на стадии его разогрева в этот период.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

выбрать методики проведения теоретических и экспериментальных исследований;

изучить влияние расхода цемента, начальной температуры уложенной бетонной смеси и температуры наружного воздуха на закономерности формирования теплового и термонапряженного состояния бетона плитно-ребристых пролетных строений, бетонируемого в традиционной опалубке с использованием регрессионного анализа;

разработать методы предупреждения трещинообразования на стадии разогрева бетона от экзотермии цемента и изучить их эффективность;

изучить влияние различных технологических приемов на возможность уменьшения опасности появления температурных трещин на стадии разогрева бетона;

изучить влияние геометрических размеров и формы отдельных частей плитно-ребристых пролетных строений на формирование термонапряженного состояния бе-

тона и опасность появления температурных трещин и учесть это влияние при разработке методов предупреждения появления температурных трещин.

Методика проведения исследований предполагает использование теоретических и экспериментальных методов.

Теоретические методы основываются на использовании: программы ЪА (для исследования температурного режима твердеющего бетона); программного комплекса МЗС/ЫАЭТЯАК (для исследования термонапряженного состояния конструкций); блока макрокоманд, созданного автором работы, для автоматической передачи результатов тепловых расчетов в программе ЪА в качестве температурных нагрузок в программу М8(ЖА8таАК

Экспериментальные исследования температурного режима твердеющего бетона проводились с использованием термопар и многоканальных терморегистраторов «Терем-1» и «Терем-2». Исследования поверхности бетона производилось визуально с использованием оптических приборов.

Исследование прочности твердеющего бетона проводилось неразрушающими методами контроля с помощью приборов «Оникс-2.4» и раздавливанием кубиков на механическом прессе.

Научная новизна. Впервые установлена вероятность возникновения температурных трещин в плитно-ребристых пролетных строениях на стадии разогрева бетона от экзотермии цемента.

Новые научные результаты.

установлены закономерности разогрева бетона плитно-ребристых пролетных строений, выдерживаемых в традиционной опалубке, в зависимости от расхода цемента, начальной температуры бетонной смеси и температуры наружного воздуха;

показана значимость отдельных факторов во влиянии на закономерности разогрева бетона;

установлены особенности формирования собственного термонапряженного состояния в бетоне и его влияние на трещиностойкость бетона плитно-ребристых пролетных строений;

выявлены закономерности влияния тепловой изоляции консолей, форм и размеров поперечного сечения на формирование теплового и термонапряженного состояния консолей на стадии разогрева бетона от экзотермии цемента;

уточнено значение константы скорости реакции гидратации для применяемых бетонов на основе цементов Белгородского и Старооскольского заводов.

Практическая ценность работы состоит в установлении причин трещино-образования в бетоне плитно-ребристых пролетных строений на начальном этапе выдерживания и разработке методов по их предупреждению.

Достоверность результатов исследований обеспечена: применяемыми методами экспериментальных и теоретических исследований; проверкой достоверности расчетов путем решения обратной задачи; результатами реализации разработанных методов предупреждения трещинообразования на практике, при возведении плитно-ребристых пролетных строений в Москве, Санкт-Петербурге и Ярославле.

На защиту выносятся:

- закономерности изменения температур плитно-ребристых пролетных строений на стадии разогрева бетона от экзотермии цемента, в зависимости от температуры бетонной смеси, расхода цемента и температуры окружающей среды;

- особенности формирования напряженно-деформированного состояния в плитно-ребристых пролетных строениях на стадии разогрева бетона с учетом струк-турообразования в твердеющем бетоне;

- особенности влияния различных конструктивных решений плитно-ребристых пролетных строений на тепловое и термонапряженное состояние и выбор методов предупреждения появления температурных трещин.

Реализация работы. Результаты диссертационной работы включены в состав технологических регламентов на производство бетонных, опалубочных и подготовительных работ, которые реализованы при сооружении плитно-ребристых пролетных строений в Москве в ходе строительства третьего транспортного кольца, в Санкт-Петербурге при строительстве кольцевой автомобильной дороги и в Ярославле при возведении моста через р. Волгу.

Апробация работы.

Результаты исследований и основные научные положения диссертационной работы доложены: на международной конференции «Долговечность строительных конструкций «Теория и практика защиты от коррозии», Волгоград, 7-9 октября 2002 г.; на конференции молодых специалистов, посвященной столетию со дня рождения B.C. Лукьянова, Россия, г. Москва, 15 ноября 2002 г.; на международной конференции «Проектирование и строительство монолитных многоэтажных жилых и общественных зданий, мостов и тоннелей», Москва, 28-29 октября 2004 г.; на заседаниях секции «Строительные материалы и изделия» ученого совета ОАО ЦНИ-ИС 7 декабря 2004 г. и 21 декабря 2005 г.; на конференции молодых специалистов, посвященной семидесятилетнему юбилею научно-исследовательского института транспортного строительства (ЦНИИС), Москва, 19 октября 2005 г.

Публикации. Основные положения диссертации отражены в пяти опубликованных печатных работах.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и общих выводов. Она содержит 130 страниц машинописного текста, 28 таблиц, 78 рисунков и список литературы из 128 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена актуальность работы, сформулированы основные цели и задачи исследований, показана научная и практическая значимость работы.

В первой главе диссертационной работы изучено состояние вопроса и поставлены задачи исследований, необходимые для разработки методов предупреждения трещинообразования в плитно-ребристых пролетных строениях на стадии разогрева бетона от экзотермии цемента.

Вопросы исследования температурных напряжений и предотвращения появления температурных трещин в бетоне были актуализированы в сфере гидротехнического строительства в работах П.И. Васильева, C.B. Александровского, Б.Н. Ком-зина, A.B. Белова, Л.И. Дятловицкого, С.А. Фрида, B.C. Лукьянова, Н.В. Юдиной и других авторов.

Позже исследования температурных напряжений в бетоне, и связанных с ними трещин, распространились и в мостостроении. Сначала эта проблема рассматривалась для массивных ростверков и опор, а затем для сборных и монолитных балок пролетных строений. В мостостроении данной теме посвящено большое количество работ, среди которых, можно выделить труды: B.C. Лукьянова, И.И Денисова, В Б. Зылева, А.Р. Соловьянчика, В. П. Величко, Е.А. Антонова, Я.Б. Дмитриева, В.М Честного, H.H. Шапошникова, В.В. Пасека и др. Из последних работ в данной области следует отметить диссертацию Е.А. Антонова, в которой рассматривались общие вопросы управления термонапряженным состоянием в бетоне сооружаемых конструктивных элементов транспортных сооружений. Предложены интересные конструктивные решения теплозащитных оболочек и организованных трещин для бетонирования протяженных конструкций.

Проведение работы по предупреждению трещинообразования от температурных воздействий потребовало рассмотрения ползучести бетона. Изучению свойств ползучести бетона, в том числе и при температурных воздействиях, посвящены работы C.B. Александровского, П.И. Васильева, Н.И. Катина, A.A. Гвоздева, М.М. Заставы, Т.К. Гансена, А.Е. Шейкина, Н.Х. Арутюняна и др.

При исследовании температурного напряженно-деформированного состояния конструкций из бетона, представляющего собой, сложную и объемную математическую задачу, как правило, используются мощности ЭВМ.

В ЦНИИСе под руководством В.В. Пассека были созданы программы для расчета температурного режима твердеющего бетона, в том числе, на контакте с мерзлыми грунтами Простой и удобный в использовании алгоритм расчета температурных напряжений, основанный на гипотезе плоских сечений, был предложен В.П. Величко. Впоследствии на основе этого алгоритма был создан специальный программный модуль, вошедший как отдельный ключ расчета в состав программного комплекса ZA. Наиболее широкое распространение в области расчета температурных напряжений получил метод конечных элементов (МКЭ), позволяющий сбалансировать объем вычислений и точность получаемых результатов и решать сложные комплексные, и в том числе контактные, задачи. На основе МКЭ было создано большое число универсальных и специализированных расчетных комплексов. В МИИТе при участии В.Б. Зылева была создана специализированная программа для расчета температурных напряжений в бетонных балках пролетных строений при выдаче их из камер ускоренного твердения. Из универсальных программных комплексов, позволяющих решать задачи исследования теплового и термонапряженного состояния в твердом теле, наиболее широкое распространение получили: MSC/NASTRAN, ANSYS, COSMOS, также основанные на методе конечных элементов.

Далее в первой главе представлен обзор научных работ, посвященных изучению формирования собственного термонапряженного состояния в твердеющем бетоне. B.C. Лукьянов первым установил, что величина остаточных напряжений в массивных бетонных конструкциях зависит от характера температурной кривой или поля нулевых температурных напряжений. Предположения B.C. Лукьянова были развиты в работах А.Р. Соловьянчика, Н.В. Юдиной, Б.Н. Комзина, Г. Тиелена, В. Хинтзена (Мюнхенский Технологический Университет). Была доказана взаимосвязь между формированием собственного термонапряженного состояния и особенностями структурообразования в твердеющем бетоне.

На основании анализа технической литературы установлено, что на стадии разогрева бетона от экзотермии цемента трещинообразование в плитно-ребристых пролетных строениях практически не изучено. Трещинообразованию от температурных воздействий в плитно-ребристых пролетных строениях на всех стадиях выдерживания бетона посвящено не более полутора десятков работ, включая работы автора.

Вторая глава работы посвящена решению методических вопросов проведения теоретических и экспериментальных исследований при установлении причин тре-щинообразования от температурных воздействий в плитно-ребристых пролетных строениях и разработке методов предупреждения трещинообразования на стадии разогрева бетона от экзотермии цемента.

Исследования температурного режима твердеющего бетона проводились с помощью специального программного комплекса ZA, разработанного в ЦНИИСе В.П. Величко, В.А. Зориной и А.Р. Соловьянчиком. Рассматриваемые задачи решались в двухмерной постановке с использованием нелинейного дифференциального уравнения теплопроводности.

Точность решения теплофизических задач по изучению температур твердеющего бетона зависит от правильности задания начальных и граничных условий, теплофизических характеристик твердеющего бетона и данных по тепловыделению бетона. Для проверки точности задания расчетных параметров часто используют метод решения обратных задач, когда последовательным приближением достигают совпадения расчетных данных с экспериментальными.

В реальных условиях обычно отсутствуют данные по экзотермии цемента и при проведении расчетов их приближенно определяют по минералогическому составу цемента. Минералогический состав цемента даже одного завода колеблется в некоторых пределах.

При выполнении настоящей работы для уточнения расчетных характеристик было решено несколько обратных задач. В результате были получены новые значения коэффициентов теплообмена на поверхности пролетных строений и константы скорости реакции (к=0,01880) для применяемых бетонов с портландцементами Белгородского и Старооскольского заводов. Указатшая константа скорости реакции гидратации используются при учете влияния экзотермии цемента на температурный режим твердеющего бетона. Решение обратных задач позволило также установить особенности влияния на температурный режим твердеющего бетона солнечной радиации и условий подачи тепла с теплогенераторов в тепляки для обеспечения требуемого температурного режима. С помощью проведенных расчетов было также установлено, что введение в расчетную схему каналов с преднапряженной арматурой практически не изменяет точности расчетов.

Расчет температурных напряжений в пролетном строении соискателем было предложено производить с помощью программного комплекса MSC/ NASTRAN foi Windows 4.0. Температура твердеющего бетона задавалась пошагово в виде узловых температурных нагрузок, полученных из предварительного расчета в программе ZA. Расчетная схема в программе ZA (рис.1) была составлена таким образом, чтобы центры блоков в ней совпадали с узлами расчетной схемы в MSC/ NASTRAN. Расчет в MSC/ NASTRAN производился в условно-трехмерной постановке, так как не учитывалось изменение температуры на торцах пролетного строения.

Рис.1 - Расчетная схема с увеличенным числом блоков

Достоверность определения температурных напряжений в бетонных конструкциях на начальном этапе твердеющего бетона зависит от учета его пластических свойств и условий формирования собственных (остаточных) температурных напряжений в бетоне. Еще в начале 50-х годов прошлого века B.C. Лукьяновым был предложен метод учета пластических свойств и определения величин остаточных температурных напряжений в бетоне. При этом, было предложено считать, что бетон как бы мгновенно теряет свои пластические свойства при прочности равной 0,3 от R28. В последствии при выполнении работ под руководством B.C. Лукьянова было показано, что пластические свойства бетона меняются не мгновенно, а на некотором временном интервале. Диссертантом при проведении исследований учтено это обстоятельство специальным приемом, путем введения коэффициентов влияющих на значение модуля упругости. Модуль упругости твердеющего бетона класса В40 принимался по экспериментальным данным, полученным в ЦНИИСе Н.В. Смирновым. Учет этого фактора позволил установить уменьшение расчетной величины температурных напряжений на начальном этапе твердения бетона по сравнению с обычно предполагаемыми значениями. Полученные данные согласуются с данными уникальных экспериментов, проведенных под руководством проф. Р. Шпринген-шмидга в Мюнхенском техническом университете в 90-ых годах прошлого столетия на специальных исследовательских установках.

Для экспериментальных исследований температурного режима твердеющего бетона плитно-ребристых пролетных строений были использованы датчики на основе хромель-копелевых термопар. Показания датчиков считывались электронными терморегистраторами «Терем-1» и «Терем-3», позволяющими измерять температуру по восьми каналам в диапазоне от минус 25°С до плюс 125°С с точностью до 0,1 "С. Терморегистраторы позволяют накапливать данные измерений, обрабатывать их и передавать на компьютер. Температурные датчики устанавливаются в арматурный каркас пролетного строения до начала бетонирования. Термопары, как правило, закрепляются на вертикальных стержнях арматуры, либо на заранее изготовленных

металлических стержнях, которые перед началом бетонирования устанавливаются в арматурный каркас.

Определение прочности твердеющего бетона проводили по результатам теп-лофизических расчетов, а при необходимости с помощью неразрушающих методов контроля (прибор «Оникс») или испытанием контрольных кубиков на прессе.

При изучении условий формирования собственного термонапряженного состояния в бетоне плитно-ребристых пролетных строений были использованы предпосылки B.C. Лукьянова и А.Р. Соловьянчика, изложенные ими в работе по физическим основам прогнозирования собственного термонапряженного состояния в бетоне и подтвержденные экспериментальными исследованиями в работах других авторов.

k В третьей главе рассмотрено влияние различных факторов на разогрев бетона

плитно-ребристых пролетных строений при его выдерживании в стандартной опалубке из бакелитовой фанеры и при укрытии верхней поверхности одним слоем влагозащитного покрытия, одним слоем дорнита и еще одним слоем влагозащитного у покрытия.

Исследования влияния расхода цемента на величину максимального разогрева бетона в период выдерживания показали, что максимальная температура разогрева линейно увеличивается с увеличением расхода цемента на 1 м3 бетона (рис.2).

На рис.2 представлен график изменения максимальной температуры твердеющего бетона в зависимости от расхода цемента при температуре бетонной смеси плюс 10°С и температуре окружающей среды плюс 15°С.

Расход цемента, кг/м куб.

Рис 2 - График изменения максимальной температуры бетона пролетного строения в зависимости от расхода цемента

Также получено, что расчетная разница средних температур ребра и консоли пролетного строения увеличивается в среднем на 0,53°С при повышении расхода цемента на каждые 10 кг/м3. Причем, это в большей степени обусловлено увеличением максимального перепада средневзвешенных температур ребра и консоли. На

перепад температур между ребром и консолью к моменту достижения в последней прочности 30% от 1^28, увеличение расхода цемента оказывает существенно меньшее влияние. Неконтролируемое увеличение расхода цемента в бетоне возводимой монолитной конструкции приводит к увеличению уровня максимального разогрева, а также к увеличению перепадов температур по сечению пролетного строения, что представляет опасность с позиций обеспечения морозостойкости и трещиностойко-сти.

Температура укладываемой бетонной смеси является одним из важнейших факторов, влияющих на температуру твердеющего бетона. Для массивных конструкций этот фактор, наряду с расходом цемента, может быть, более значим, чем температура окружающей среды, что обусловлено существенным сопротивлением оттоку тепла через массивные слои бетона. Как видно из графика на рис.3, повышение температуры укладываемой бетонной смеси приводит к значительному росту максимальной температуры твердеющего бетона пролетного строения.

5 10 15 20 25 30 35

Температура бетонной смеси, град.С

Рис.3 - Максимальная температура твердеющего бетона

Из анализа влияния изменения начальной температуры бетонной смеси установлено, что ее увеличение не приводит к значительному росту значений расчетной разницы температур, вычисленной с учетом формирования температурного поля нулевых напряжений. Однако высокая температура бетонной смеси может приводить к снижению потребительских качеств сооружения из-за увеличения в бетоне температурных микро - и субмикронапряжений, а также из-за возможного снижения морозостойкости бетона.

Плитно-ребристые пролетные строения сооружаются как в теплый, так и в холодный периоды года, поэтому оценка температурного режима твердеющего бетона должна осуществляться с учетом различных температур окружающей среды. Способствовать увеличению опасности возникновения температурных трещин в бетоне

могут как чрезмерно низкие, так и чрезмерно высокие температуры окружающей среды.

Низкие температуры окружающей среды опасны из-за возникновения больших перепадов температур в поверхностных слоях бетона и опасности его замораживания.

При чрезмерно высоких температурах окружающей среды температурное поле нулевых напряжений сглаживается, что может привести к уменьшению трещино-стойкости конструкций уже на этапе разогрева бетона, вследствие формирования неблагоприятного собственного термонапряженного состояния. Для оценки влияния температуры наружного воздуха на температуру твердеющего бетона были проанализированы результаты теплофизических расчетов плитно-ребристого пролетного строения. Из результатов расчетов, представленных в табл.1, следует, что увеличение температуры окружающей среды приводит не только к росту максимальной температуры бетона, но и к увеличению расчетной разницы температур.

Таблица 1

Зависимость разницы расчетных средневзвешенных температур ребра и консоли от температуры наружного воздуха

, °г Максимальная температура, "С Разница средневзвешенных температур бетона между центром ребра и консолью, °С Разница расчетных средневзвешенных температур ребра и консоли, °С

5 77,40 26,70 17,40

10 79,30 30,40 19,00

15 81,30 31,43 19,30

20 83,11 34,79 20,90

Такое увеличение расчетной разницы средневзвешенных температур по сечению пролетного строения объясняется тем, что с увеличением температуры окружающей среды температурное поле нулевых напряжений становится более сглаженным, и перепады температур к этому моменту времени снижаются больше, чем к моменту максимального разогрева конструкции. Основываясь на опыте исследований, проектирования и строительства, а также на полученных новых результатах, можно сделать вывод, что оптимальная температура наружного воздуха при твердении бетона монолитных плитно-ребристых пролетных строений находится в пределах от плюс 5°С до плюс 15°С.

Результаты проведенных теоретических исследований были подвергнуты регрессионному анализу, по результатам которого были построены уравнения регрессии для каждого факторного признака и определены коэффициенты эластичности. Результаты факторного анализа теоретических исследований температуры бетона с учетом различных граничных условий представлены в табл.2.

Из табл.2 следует, что в целом наибольшее влияние на температуру бетона монолитного плитно-ребристого пролетного строения оказывает расход цемента, при этом на максимальный разогрев ребра практически не влияет температура окружающей среды, тогда как на температуру консоли она оказывает большое влияние. Если учесть, что в относительном исчислении большему изменению подверже-

ны температура бетонной смеси и температура окружающей среды, а расход цемента для одного класса бетона изменяется не так сильно, то роль этих факторных признаков еще больше возрастает. В случае, когда поверхность консоли пролетного строения полностью раскрыта (первый факторный признак) расход цемента полностью теряет свою значимость, а второй факторный признак - температура бетонной смеси становится малозначимым для результативного признака - температура поверхности консоли.

Таблица 2

Результаты факторного анализа влияния расхода цемента, температуры бетонной смеси и наружного воздуха на температурный режим бетона

Результативный признак Факторные признаки

X, х2 Х3

Расход цемента Температура бетонной смеси Температура воздуха

Максимальный разогрев ребра Регрессионная модель

пролетного строения Г=-{ 1,9+0,1403*Х,+1,003*Х2

Коэффициенты эластичности

Э,=0,913; Э2=0,213 _

Максимальный разогрев поверх- Регрессионная модель

ности консоли (при наличии тепло-влагозащитного покрытия) У=-20,39+0, 1142*Х,+0,8011 *Х2+0,68*Х,

Коэффициенты эластичности

Э,=0,967; Э 2=0,221; Э,=0,188.

Вероятность появления температурных трещин в бетоне может бьггь определена на основе анализа температурных перепадов по сечению конструкции или путем расчета температурных напряжений.

Анализ изменения температурного режима при выдерживании твердеющего бетона пролетного строения в опалубке из ламинированной фанеры (рис.4) показал, что по сечению наблюдаются перепады температур до 55 ... 57°С, способные вызвать появление трещин.

Расчет температуры твердеющего бетона для данного варианта был представлен в виде температурных полей на момент достижения бетоном консоли средней прочности равной 30% от Яг« и на момент максимального разогрева, показанных на рис.5. На начальном этапе исследований была определена вероятность появления трещин в консолях с позиции разности средневзвешенных температур ребра и консоли и вследствие этого разности их температурных деформаций в период разогрева бетона. Результаты расчетов по определению разности таких температур представлены в табл.3.

Рис.4 - Графики изменения температуры твердеющего бетона плитно-ребристого пролетного строения

Рис.5 - Поля температур в бетоне пролетного строения' а) к моменту формирования собственного термонапряженного состояния, б) ) при максимальном разогреве бетона от экзотермии цемента

Таблица 3

Разности средневзвешенных температур и относительных деформаций

ребра и консоли

Бетонирование без специальной изоляции

Расчетные Разница средне- Разница средневзве- Расчетная Расчетная разность

данные взвешенных шенных температур разность средних

температур ребра и консоли при ребра и консоли на момент максимального температур относительных деформаций ребра и

30% от Я28 разогрева консоли, -10*Е4

^бсм 1„»

10 5 17,48 34,88 17.4 1.74

10 10 12,72 32,46 19.4 1.94

10 15 9,31 30,09 20.78 2.08

10 20 5,64 28,19 22.55 2.26

15 5 20,07 37,51 17.44 1.74

15 10 16,01 34,96 18.95 1.90

15 15 12,85 32,16 19.31 1.93

15 20 8,93 29,79 20.86 2.09

20 5 21,66 40 18.34 1.83

20 10 17,02 37,08 20.06 2 01

20 15 13,08 34,01 20.93 2.09

20 20 9.76 31,46 21.7 2.17

Физическая сущность протекающих процессов следующая. Бетон массивного ребра от экзотермии цемента разогревается больше бетона консоли и пытается растянуть защемленную в него консоль. При разности температурных деформаций более 0,1 мм/м в маломассивной плите при таком растяжении могут появиться температурные трещины. При оценке трещинообразования с позиций расчетной разности температур ранее в ЦНИИСе было установлено, что трещины могут появиться при разности этих температур более 10°С.

Анализ данных, приведенных в табл.3 показывает, что при выдерживании бетона в обычной опалубке возможно появление сквозных поперечных трещин в консолях на стадии разогрева конструкций.

Для подтверждения полученных результатов, вероятность образования температурных трещин оценивалась через расчет температурных напряжений в программе М8С/ЫА8Т11АМ, результаты которого приведены на рис.6.

Выполненные расчеты показали, что в консолях возникают растягивающие температурных напряжения, достигающие 3,36 МПа при малой фактической прочности бетона на его начальной стадии твердения. Появившиеся растягивающие напряжения могут вызвать появление температурных трещин. Такие температурные трещины были обнаружены в консолях при строительстве путепровода на МКАД в районе Бусиново.

Таким образом, проведенные исследования подтвердили необходимость разработки методов предупреждения трещинообразования в бетоне на стадии его разогрева от экзотермии цемента.

Рис.6 - Температурные напряжения в пролетном строении к моменту максимального разогрева при - +/0°Ск („„ = +20"С (без доп. изоляции)

В четвертой главе приведены исследования по разработке методов предупреждения трещинообразования в твердеющем бетоне с использованием таких приемов как:

- установка дополнительной тепловой изоляции на консоль (плиту) пролетного строения;

- установка дополнительной изоляции с переменным значением термического сопротивления по длине консоли (плиты);

- устройство теплоизолирующего полога для перераспределения тепловой энергии от ребра пролетного строения к консоли (плите);

- установка на маломассивные элементы пролетного строения щитов греющей опалубки.

Результаты расчетов температурных напряжений, для варианта с установкой тепловой изоляции, имеющей переменное термическое сопротивление по длине консоли, представлены на рис.7. При постановке тепловой изоляции вероятность появления температурных трещин сведена к минимуму. Было показано, что для предупреждения трещинообразования в консолях достаточно иметь тепловую изоляцию с термическим сопротивлением К = 0,5 ... 0,6 м2-ч-°С/ккал (рис.8).

Применение внешних источников тепла для предупреждения трещинообразования от температурных воздействий, как показали расчеты, является невыгодным, так как требуется большой расход электроэнергии и использование передвижных электростанций большой мощности.

В пятой главе представлены различные конструктивные решения плитно-ребристых пролетных строений, в том числе появившиеся в проектах во время рабо-

ты над диссертацией. Для определения характера влияния этих конструктивных особенностей плитно-ребристых пролетных строений на опасность возникновения температурных трещин, были проведены дополнительные теплофизические исследования. Скорректированы технологические приемы, уменьшающие величину температурных перепадов и опасность трещинообразования.

Изменены подходы к оценке вероятности трещинообразования по разностям средневзвешенных температурных деформаций ребра и консоли. Были изучены особенности конструкций пролетных строений, имеющие различную ширину и высоту ребра, толщину плиты и длину консоли. Изучено влияние ширины пролетных строений на их тепловое и термонапряженное состояние в процессе твердения изучены проблемы связанные с увеличением высоты опорного ребра.

Рис. 7. - Поле температурных напряжений к моменту максимального разогрева в пролетном строении при 1цсм - +1СРС и 1Ив = +20°С, при использовании дополнительной тепловой изоляции переменной толщины с термическим сопротивлением от 0,8 до 1,2 м2ч"С/ккал

Установлено, что увеличение ширины опорного ребра практически не оказывает влияние на значение температурных напряжений а7, а лишь несколько увеличивает значение а„ При этом, увеличение высоты опорного ребра, вместе с уменьшением его ширины, изменяет картину распределения температур в твердеющем бетоне таким образом (рис.9 ... 11), что возникает необходимость установки дополнительной термической изоляции по нижней поверхности ребра, как показано на рис.11.

В целом, как показывает опыт исследований теплового и термонапряженного состояния твердеющего бетона в плитно-ребристых пролетных строениях, вне зависимости от конструктивных особенностей пролетного строения, возможно, вырабо-

тать оптимальный способ защиты от возникновения в нем температурных трещин, не смотря не то, что для каждого их них они могут существенно отличаться.

Вероятность трещинообраэования

■Температурные напряжения

Рис.8 - Значение максимальных растягивающих температурных напряжений и вероятность образования трещины при этих напряжениях

-и

/о!

ч

и I

и

601 145 '

Рис.9 - Температурные поля на момент максимального разогрева при 16аи = 10°С и = 20РС

I

\ I

* I

60

Рис.10 - Температурные поля на момент максимального разогрева при ¡вам = 1(РС и /„„= 20°С. При дополнительной тепловой изоляции на консолях /?= 0,5 м2оСч/ккал

Рис.11 - Температурные поля на момент максимального разогрева при ¡всм = 1СРС и 1нв= 20РС. При дополнительной тепловой изоляции на консолях и ребре /?= 0,5 м2°Сч/ккал

1. На основании обобщения данных, имеющихся в литературных источниках, и результатов, выполненных автором, теоретических и экспериментальных исследований установлено, что при возведении монолитных железобетонных плитно-реб-ристых пролетных строений мостов в обычной опалубке на стадии разогрева бетона от экзотермии цемента возникают перепады температур, которые вызывают появление больших растягивающих температурных напряжений в маломассивных

60

/Г

Выводы

консолях, приводящих к появлению температурных трещин, снижающих потребительские свойства и долговечность мостов.

2. Установлено, что для наиболее распространенных пролетных строений мостов с широкими ребрами величина перепадов температур по массиву пролетного строения зависит от расхода цемента на 1 м3 бетона, начальной температуры уложенной бетонной смеси, температуры окружающей среды и условий теплообмена на поверхности. Наиболее весомым факторами среди пих являются расход цемента и температура окружающей среды.

3. Показано, что совместное действие перечисленных выше факторов приводит к неравномерным температурным деформациям массивных (ребер) и маломассивных (консольных) частей пролетного строения, которые могут вызвать появление продольных, поперечных или косых трещин.

4. Установлено, что имеется возможность уменьшить опасность появления указанных температурных трещин можно несколькими способами, наиболее простым из которых является устройство тепловой изоляции.

5. Определена требуемая мощность тепловой изоляции, предупреждающей трещинообразование в наиболее широко применяемых типах плитно-ребристых пролетных строений.

6. В работе впервые показано, что конструктивные решения плитно-ребристых пролетных строений оказывают большое влияние на тепловое и термонапряженное состояние конструкций и это необходимо учитывать при разработке проектов пролетных строений и организации мероприятий по предупреждению трещинообразования.

7. Полученные в ходе выполнения работы результаты нашли практическое использование при строительстве мостов, эстакад и путепроводов на третьем транспортном кольце в Москве, кольцевой дороге вокруг Санкт-Петербурга, на трассе Краснопресненского проспекта в Москве, при строительстве моста через р. Волгу в Ярославле и на других объектах. Благодаря использованию предложенных решений удалось практически полностью избежать появления трещин, в том числе при бетонировании пролетного строения длиной около 180 м.

8. При выполнении работы решен ряд методических вопросов исследования теплового и термонапряженного состояния железобетонных конструкций:

уточнены константы реакции гидратации цемента Белгородского и Староос-кольского цементных заводов;

показана необходимость учета солнечной радиации при рассмотрении теплового режима тепляков;

показана целесообразность учета влияния тепловых генераторов на местный разогрев бетона;

оптимизированы методы учета собственного термонапряженного состояния при расчетах температурных деформаций и напряжений в плитно-ребристых пролетных строениях;

разработан новый подход к расчетам термонапряженного состояния конструкций с использованием ЭВМ.

9. Установлено, что при наличии научного сопровождения, даже в таких сложных в конструктивных элементах, какими являются плитно-ребристые пролетные строения, можно обеспечить полное отсутствие трещин.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

1. Соловьянчик А.Р., Шифрин С.А., Соколов С.Б. Предупреждение трещи-нообразования в маломассивных частях монолитных плитно-ребристых пролетных строений на стадии разогрева бетона от экзотермии цемента. Долговечность строительных конструкций, теория и практика защиты от коррозии. Материалы международной конференции. Москва, «Центр экономики и маркетинга», 2001г. с. 302-309.

2. Соловьянчик А.Р., Шифрин С.А., Соколов С.Б. Влияние температурного фактора на формирования потребительских свойств плитно-ребристых пролетных строений в период их возведения. Научные труды ЦНИИС. Выпуск №217, 2003г. с. 180-188.

3. Соколов С.Б. Влияние колебаний температуры воздуха в тепляках на температуру твердеющего бетона при возведении монолитных плитно-ребристых пролетных строений в холодный период года. Труды ЦНИИС. Выпуск № 213, 2002 г. с. 167-172.

4. Соловьянчик А.Р., Шифрин С.А., Коротин В.Н. Соколов С.Б. Особенности возведения монолитных неразрезных предварительно напряженных железобетонных, плитно-ребристых пролетных строений мостов. «Проектирование и строительство монолитных многоэтажных жилых домов и общественных зданий, мостов и тоннелей. Материалы международной конференции. Москва, НИИЖб 2004г. с. 139-148.

5. Соловьянчик А.Р., Шифрин С.А., Ильин A.A. Соколов С.Б. Выбор технологических параметров производства бетонных работ при возведении массивных ростверков и опор арочного пилона вантового моста через р. Москву. Труды ЦНИИС. Выпуск № 230,2006г.

Подписано в печать 14.02.2006. Формат 60 х 84 '/16. Объем 1,5 п.л. Тираж 80 экз. Заказ 3.

Отпечатано в типографии ОАО ЦНИИС. Лицензия ПДЦ № 53-510 от 22.10.1999 г.

129329, Москва, Кольская 1 Тел.: (095) 180-94-65

ZÖOQ(\

34 SS

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Развитие конструктивных решений железобетонных пролетных строений мостов и необходимость обеспечения требований по их монолитности. Цель и задачи исследования.

1.1. Новые конструктивные решения плитно-ребристых пролетных строений мостов в конце XX века и причины их появления.

1.2. Анализ причин, влияющих на трещинообразование в железобетонных пролетных строениях мостов в процессе строительства.

1.3. Причины возникновения температурных трещин. Анализ существующих методов расчета температурных напряжений в бетоне.

1.4. Цели и задачи исследования.

ГЛАВА 2. Выбор и обоснование методик проведения исследований.

Расчетно-методические предпосылки.

2.1. Методика исследования температурного режима твердеющего бетона с использованием ЭВМ.

2.2. Методика проведения экспериментальных исследований температурного режима твердеющего бетона пролетных строений.

2.3. Оценка достоверности расчетов. Уточнение расчетных параметров путем решения обратной задачи.

2.4. Определение степени влияния каналов для преднапряженной арматуры на температуру твердеющего бетона при исследовании температурного режима плитно-ребристых пролетных строений.

2.5. Выбор методики расчета температурных напряжений с учетом собственного термонапряженного состояния и изменения физико-механических свойств твердеющего бетона, с использованием ЭВМ.

2.6. Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. Влияние различных факторов на тепловое и термонапряженное состояние плитно-ребристых пролетных строений.

3.1. Влияние расхода цемента на температурный режим твердеющего бетона.

3.2. Влияние температуры укладываемой бетонной смеси на температурный режим твердеющего бетона.

3.3. Влияние температуры окружающей среды на температурный режим твердеющего бетона.

3.4. Регрессионный анализ факторов влияющих на температуру твердеющего бетона.

3.5. Влияние температурных перепадов в плитно-ребристых пролетных строениях на вероятность образования трещин

3.6. Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. Выбор способов уменьшения перепадов температур по сечению пролетного строения.

4.1. Уменьшение перепадов температур с использованием дополнительной тепловой изоляции.

4.2. Использование тепла от экзотермии цемента в массивных ребрах для прогрева маломассивных элементов конструкций.

4.3. Уменьшение перепадов температур с использованием дополнительных источников тепла.

4.4. Особенности защиты твердеющего бетона монолитных плитно-ребристых пролетных строений от образования температурных трещин в условиях круглогодичного строительства.

4.5. Сравнение эффективности различных способов снижения температурных перепадов по сечению пролетных строений.

4.6. Выводы по главе 4.

ГЛАВА 5. Влияние конструктивных особенностей плитноребристых пролетных строений на опасность возникновения температурных трещин.

5.1. Конструктивные решения плитно-ребристых пролетных строений.

5.2. Особенности методов предупреждения возникновения температурных трещин в плитно-ребристых пролетных строениях различных типов.

5.3. Выводы по главе 5.

Актуальность темы. В последние годы произошли значительные изменения в структуре выпускаемой продукции из бетона и железобетона. При заметном сокращении выпуска сборного железобетона до 18-20 млн. м в год, объем применения монолитного железобетона вырос до 25-30 млн. м в год. Изменилась и структура применения монолитного и сборного железобетона в мостостроении. Вместо массового использования сборных железобетонных конструкций, с середины 90-х годов XX века, начали использовать монолитный бетон при сооружении предварительно напряженных плитно-ребристых пролетных строений мостов.

Вместе с ростом объемов возводимых пролетных строений из монолитного железобетона существенно увеличились требования к потребительским свойствам возводимых сооружений, их качеству и долговечности. Качество и долговечность железобетонных конструкций снижают различные виды трещин. Натурные обследования возведенных железобетонных плитно-ребристых пролетных строений и выполненный анализ технической литературы показали, что уже на стадии строительства в них появляются трещины температурного происхождения. В связи с этим, предупреждение трещинообразования в целях повышения качества и долговечности, возводимых монолитных плитно-ребри-стых пролетных строений, является актуальной задачей. Вероятность возникновения температурных трещин в монолитных железобетонных конструкциях существует на всех стадиях выдерживания бетона. Однако, основное внимание в ранее выполненных научных работах, уделялось предупреждению трещинообразования на стадии остывания конструкций. Термонапряженное состояние конструкций и методы предупреждения трещинообразования от температурных воздействий на начальных этапах выдерживания бетона до настоящего времени изучены недостаточно. Эти факторы предопределили цель работы и направление исследований.

Целью настоящей работы является разработка методов предупреждения трещинообразования в монолитных железобетонных плитно-ребристых пролетных строениях на основе учета особенностей формирования теплового и термонапряженного состояния бетона на стадии его разогрева в этот период.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи: выбрать методики проведения теоретических и экспериментальных исследований; изучить влияние расхода цемента, начальной температуры уложенной бетонной смеси и температуры наружного воздуха на закономерности формирования теплового и термонапряженного состояния бетона плитно-ребристых пролетных строений, бетонируемого в традиционной опалубке с использованием регрессионного анализа; разработать методы предупреждения трещинообразования на стадии разогрева бетона от экзотермии цемента и изучить их эффективность; изучить влияние различных технологических приемов на возможность уменьшения опасности появления температурных трещин на стадии разогрева бетона; изучить влияние геометрических размеров и формы отдельных частей плитно-ребристых пролетных строений на формирование термонапряженного состояния бетона и опасность появления температурных трещин и учесть это влияние при разработке методов предупреждения появления температурных трещин.

Методика проведения исследований предполагает использование теоретических и экспериментальных методов.

Теоретические методы основываются на использовании: программы ZA (для исследования температурного режима твердеющего бетона); программного комплекса MSC/NASTRAN (для исследования термонапряженного состояния конструкций); блока макрокоманд, созданного автором работы, для автоматической передачи результатов тепловых расчетов в программе ZA в качестве температурных нагрузок в программу MSC/NASTRAN.

Экспериментальные исследования температурного режима твердеющего бетона проводились с использованием термопар и многоканальных терморегистраторов «Терем-1» и «Терем-2». Исследования поверхности бетона производилось визуально с использованием оптических приборов. Исследование прочности твердеющего бетона проводилось неразрушающими методами контроля с помощью приборов «Оникс-2.4» и раздавливанием кубиков на механическом прессе.

Научная новизна. Впервые установлена вероятность возникновения температурных трещин в плитно-ребристых пролетных строениях на стадии разогрева бетона от экзотермии цемента.

Новые научные результаты:

- установлены закономерности разогрева бетона плитно-ребристых пролетных строений, выдерживаемых в традиционной опалубке, в зависимости от расхода цемента, начальной температуры бетонной смеси и температуры наружного воздуха;

- показана значимость отдельных факторов во влиянии на закономерности разогрева бетона;

- установлены особенности формирования собственного термонапряженного состояния в бетоне и его влияние на трещиностойкость бетона плитно-ребристых пролетных строений;

- выявлены закономерности влияния тепловой изоляции консолей, форм и размеров поперечного сечения на формирование теплового и термонапряженного состояния консолей на стадии разогрева бетона от экзотермии цемента;

- уточнено значение константы скорости реакции гидратации для применяемых бетонов на основе цементов Белгородского и Старооскольского заводов.

Практическая ценность работы состоит в установлении причин тре-щинообразования в бетоне плитно-ребристых пролетных строений на начальном этапе выдерживания и разработке методов по их предупреждению.

Достоверность результатов исследований обеспечена: применяемыми методами экспериментальных и теоретических исследований; проверкой достоверности расчетов путем решения обратной задачи; результатами реализации разработанных методов предупреждения трещинообразования на практике, при возведении плитно-ребристых пролетных строений в Москве, Санкт-Петербурге и Ярославле.

На защиту выносятся:

- закономерности изменения температур плитно-ребристых пролетных строений на стадии разогрева бетона от экзотермии цемента, в зависимости от температуры бетонной смеси, расхода цемента и температуры окружающей среды;

- особенности формирования напряженно-деформированного состояния в плитно-ребристых пролетных строениях на стадии разогрева бетона с учетом структурообразования в твердеющем бетоне;

- особенности влияния различных конструктивных решений плитно-ребристых пролетных строений на тепловое и термонапряженное состояние и выбор методов предупреждения появления температурных трещин.

Реализация работы. Результаты диссертационной работы включены в состав технологических регламентов на производство бетонных, опалубочных и подготовительных работ, которые реализованы при сооружении плитно-ребристых пролетных строений в Москве в ходе строительства третьего транспортного кольца, в Санкт-Петербурге при строительстве кольцевой автомобильной дороги и в Ярославле при возведении моста через р. Волгу.

Апробация работы. Результаты исследований и основные научные положения диссертационной работы доложены: на международной конференции «Долговечность строительных конструкций». «Теория и практика защиты от коррозии», Волгоград, 7-9 октября 2002 г.; на конференции молодых специалистов, посвященной столетию со дня рождения B.C. Лукьянова, Россия, г. Москва, 15 ноября 2002 г.; на международной конференции «Проектирование и строительство монолитных жилых многоэтажных и общественных зданий, мостов и тоннелей», Москва, 28-29 октября 2004 г.; на заседаниях секции «Строительные материалы и изделия» Ученого совета ОАО ЦНИИС 7 декабря 2004 г. и 21 декабря 2005 г.; на конференции молодых специалистов, посвященной семидесятилетнему юбилею открытого акционерного общества «Научно-исследовательского института транспортного строительства» (ОАО ЦНИИС), Москва, 19 октября 2005 г.

5.3. Выводы по главе 5

1. Установлено, что размеры и форма поперечного сечения плитно-ребристого пролетного строения оказывает существенное влияние на их тепловое и термонапряженное состояние;

2. На основании анализа теплофизических исследований установлено, что в пролетных строениях с высотой ребра 2600 мм при выдерживании бетона возникает опасность трещинообразования в нижней части ребра и несколько снижается вероятность образования трещин в консолях;

3. При выдерживании бетона плитно-ребристых пролетных строений термическое сопротивление дополнительной изоляции не должно превышать определенную величину, так как это приведет к формированию неблагоприятного собственного термонапряженного состояния и, следовательно, увеличит опасность возникновения температурных трещин в бетоне.

4. Исследования твердеющего бетона плитно-ребристых пролетных строений с переменной шириной ребра показали, что ширина ребра практически не влияет на уровень максимального разогрева бетона, при условии, что ширина ребра превышает его высоту. Перепады температур по сечению пролетных строений также увеличиваются пока ширина ребра не достигнет величины, приблизительно равной его высоте. Дальнейшее увеличение ширины ребра лишь незначительно сказывается на значении температурных перепадов.

5. Установленные особенности изменения теплового и термонапряженного состояния бетона в пролетных строениях различных размеров и форм указывают на необходимость оценки опасности трещинообразования в бетоне при составлении технологических регламентов для новых типов плитно-ребристых пролетных строений.

Заключение

1. На основании обобщения данных, имеющихся в литературных источниках, выполненных теоретических и экспериментальных исследований показано, что при возведении монолитных железобетонных плитно-ребристых пролетных строений мостов в обычной опалубке на стадии разогрева бетона от экзотермии цемента возникают большие перепады температур, которые вызывают появление больших растягивающих температурных напряжений, приводящих к появлению температурных трещин, снижающих потребительские свойства и долговечность мостов.

2. Установлено, что для наиболее распространенных пролетных строений мостов с широкими ребрами величина перепадов температур по массиву пролетного строения зависит от расхода цемента на 1 м бетона, начальной температуры' уложенной бетонной смеси, температуры окружающей среды и условий теплообмена на поверхности. Наиболее весомым факторами среди них являются расход цемента и температура окружающей среды.

3. Выявлено, что совместное действие перечисленных выше факторов приводит к неравномерным температурным деформациям массивных (ребер) и маломассивных (консольных) частей пролетного строения, которые могут вызвать появление продольных, поперечных или косых трещин.

4. Установлено, что уменьшить опасность появления указанных температурных трещин можно несколькими способами, наиболее простым из которых является постановка тепловой изоляции. Определена требуемая мощность тепловой изоляции, предупреждающей трещинообразование в наиболее широко применяемых типах плитно-ребристых пролетных строений.

5. В работе впервые показано, что конструктивные решения плитно-ребристых пролетных строений оказывают большое влияние на тепловое и термонапряженное состояние конструкций и это необходимо учитывать при организации мероприятий по предупреждению трещинообразования.

6. Полученные в ходе выполнения работы результаты нашли практическое использование при строительстве мостов, эстакад и путепроводов на третьем транспортном кольце, кольцевой дороге вокруг Санкт-Петербурга, на трассе Краснопресненского проспекта в Москве, при строительстве моста через р. Волгу в Ярославле и на других объектах. Благодаря использованию предложенных решений удалось избежать практически полностью трещин, в том числе при бетонировании пролетного строения длиной около 180 м.

7. При выполнении работы решен ряд методических вопросов исследования теплового и термонапряженного состояния железобетонных конструкций:

- уточнены константы гидратации цемента Белгородского и Старооскольского цементных заводов;

- показана необходимость учета солнечной радиации при рассмотрении теплового режима тепляков;

- показана целесообразность учета влияния тепловых генераторов на местный разогрев бетона;

- оптимизированы методы учета собственного термонапряженного состояния при расчетах температурных деформаций и напряжений в плитно-ребристых пролетных строениях;

- использован новый программный подход к расчетам термонапряженного состояния конструкций.

8. Показано, что при наличии грамотного научного сопровождения, даже в таких сложных конструктивных элементах, какими являются плитно-ребристые пролетные строения, можно обеспечить полное отсутствие трещин.

1. Калашников Н.А. Анализ конструкций железобетонных мостов. «Транспорт». Москва, 1971 г.

2. Крыльцов Е.И., Попов О.А., Файнштейн И.С. Современные железобетонные мосты. «Транспорт». Москва, 1974 г.

3. Каменцев В.П., Мойжес Л.Б. Современные методы бетонных работ при строительстве мостов. «Транспорт». Москва, 1972 г.

4. Захаров Л.В., Колоколов Н.М., Цейтлин А.Л. Сборные неразрезные железобетонные пролетные строения. «Транспорт». Москва, 1983 г.

5. Саламахин П.М., Воля О.В., Лукин Н.П. Мосты и сооружения на автомобильных дорогах. «Транспорт». Москва, 1991 г.

6. Васильев П.И., Кононов Ю.И., Температурные напряжения в бетонных массивах. Курс лекций. «Лаборатория полиграфических машин Ленинградского ордена Ленина политехнического института им. Калинина М.И.». Ленинград, 1969 г.

7. Лукьянов B.C., Денисов И.И. Защита бетонных опор мостов от температурных трещин. «Трансжелдориздат». Москва, 1959 г.

8. Лукьянов B.C., Денисов И.И. Исследование термонапряженного состояния бетонных блоков для Саратовской ГЭС. Отчет по теме НИР. Москва, ЦНИИС, 1967г.

9. Лукьянов B.C., Соловьянчик А.Р., Физические основы прогнозирования собственного термонапряженного состояния бетонных и железобетонных конструкций. Сборник трудов ЦНИИС, вып. 73., ЦНИИС. Москва, 1972 г.

10. Коршунов Д. А. Контроль качества железобетонных изделий. «Бущвельник». Киев, 1976 г.

11. Воробьев В.А. Строительные материалы, «Высшая школа». Москва, 1979 г.

12. Постовой Ю.В., Федоров Ю.И., Винокур Ф.В. Опыт проектирования монолитных пролетных строений мостов. Вестник мостостроения №1, «ТИМР». Москва, 1998 г.

13. Власов Г.М. Расчет железобетонных элементов мостовых конструкций по трещиностойкости. НИИЖТ. Новосибирск, 1987 г.

14. Трапезников Л.П. Температурная трещиностойкость бетонных сооружений. Энергоатомиздат. Москва, 1986 г.

15. Иосилевский Л.И. Практические методы управления надежностью железобетонных мостов. «Транспорт». Москва, 1999 г.

16. Тепловые процессы при строительстве транспортных сооружений (учет, использование, управление). ЦНИИС. Москва, 1999 г.

17. Александровский С.В. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на температурные и влажностные воздействия. Стройиздат. Москва, 1966 г.

18. Шестоперов С.В. Контроль качества бетона транспортных сооружений. «Транспорт». Москва, 1975 г.

19. Миронов С.А., Малинский Е.Н. Основы технологии бетона в условиях жаркого климата. Стройиздат. Москва, 1985 г.

20. Методы исследования деформаций и кинетики нарастания прочности бетонов в процессе тепловой обработки. Москва, издательство литературы по строительству, 1967 г.

21. Ахвердов И.Н. Основы физики бетона. Стройиздат. Москва, 1981г.

22. М. Hopther, R. Adler. Zum Ribbreitennachueis in spannbetonbau Wissenscnaitllche Leitshrift der Hochschule fur. Verkehswesen "Friedrich List" in Dresden. Sonderbeilage, 1982 r.

23. S. Bernander, S. Gustafsson. Egenspanningar i und betong p.g.a. temperaturforlopp under hidratationen. Nordisk betong, 1981 r.

24. Васильев А.И. Трещины в мостовых железобетонных конструкциях. Москва, 2003 г.

25. Евланов С.Ф. Технологические трещины на поверхности монолитных пролетных строений. Проблемы нормирования и исследования потребительских свойств мостов. Труды ЦНИИС. Выпуск №208. Москва, 2002 г.

26. Solovyanchik A.R., Krylov B.A., Malinsky E.N. Inherent thermal stress distributions in concrete structures and method for their control.

27. Thermal Cracking in Concrete at Early Ages. Proceedings of the International RILEM Symposium. Munich, 1994.

28. Лукьянов B.C. Борьба с появлением температурных трещин в бетонных мостовых опорах. Трансжелдориздат. Москва, 1937 г.

29. Горчаков Г.И., Лифанов И.И., Терехин Л.Н. Коэффициенты температурного расширения и температурные деформации строительных материалов. Москва, 1968 г.

30. Прочность, структурные изменения и деформации бетона. Под редакцией Гвоздева А.А. Стройиздат. Москва, 1978 г.

31. Александровский С.В. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на изменение температуры и влажности с учетом ползучести. Стройиздат. Москва, 1973г.

32. Саталкин А.В., Сенченко Б.А., Раннее нагружение бетона и железобетона в мостостроении. Научно-техническое издательство Автотранспортной литературы. Москва, 1956 г.

33. Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Справочник по сопротивлению материалов. «Наукова Думка». Киев, 1988г.

34. Ушаков В.В. Перспективы применения бетона в дорожном строительстве. http://www.proektstroy.ru, 2003 г.

35. Отчет по результатам приемочного обследования и испытаний путепровода на 77км МКАД (Бусиново). Кришман Б.И., Сапронов И.М. НИЦ «Мосты» ОАО «ЦНИИС». Москва, 1999 г.

36. Боли Б., Уэйнер Д. Теория температурных напряжений. Перевод с английского Сислена Ж.С., Шорра Б.Ф. Издательство «Мир». Москва, 1964 г.

37. Гансен Т.К. Ползучесть и релаксация напряжений в бетоне. Перевод с английского Мариенгоф Г.А. Госстройиздат. Москва, 1963 г.

38. Застава М.М. Расчет железобетонных конструкций с учетом ползучести. Саратов, 1998 г.

39. Рекомендации по учету ползучести и усадки бетона при расчете бетонных и железобетонных конструкций. Стройиздат. Москва, 1988 г.

40. Толкынбаев Т.А., Гендин B.JI. Повышение качества бетона путем ограничения температурных градиентов при его электротермообработке. Машиностроение. Москва, 1998 г.

41. Рекомендации по периферийному электрообогреву монолитного бетона термоактивными опалубочными щитами. Москва, 1985г. 59стр.

42. Холмянский М.М. Бетон и железобетон: деформативность и прочность. Стройиздат. Москва, 1997 г.

43. Милонов В.М., Горячев В.М. Расчет толстостенных железобетонных конструкций на неравномерный нагрев. Стройиздат. Москва, 1972г.

44. Арутюнян Н.Х., Зевин А.А. Расчет строительных конструкций с учетом ползучести. Стройиздат. Москва, 1988 г.

45. Коляно Ю.М., Кулин А.Н. Температурные напряжения от объемных источников. «Наукова Думка». Киев, 1983 г.

46. Демьянова В., Ильина И. Высокопрочные бетоны, модифицированные органоминеральными добавками, http://www.zodchiy.ru, 2003 г.

47. Тимошенко С.П., Гидьер Дж. Теория упругости. «Наука». Москва, 1975 г.

48. Невиль A.M. Свойства бетона. Сокращенный перевод с английского канд. техн. наук Парфенова В.Д., Якуба Т.Ю. Москва, 1972 г.

49. Springenschmid R., Breitenbucher R., Mangold M. Development of the cracking frame and the temperature-stress testing machine. International RILEM Symposium. Munich, 1994.

50. Thielen G. Hintzen W. Investigation of concrete behavior under restraint with a temperature-stress test machine. International RILEM Symposium. Munich, 1994.

51. Schoppel K., Plannerer M. Springenschmid R. Determination of restraint stress and material properties during hydration of concrete with the temperature-stress testing machine. International RILEM Symposium. Munich, 1994.

52. Теплофизические исследования транспортных сооружений. Сборник научных трудов ЦНИИС, выпуск № 72. Москва, 1974 г.

53. Woolson J.H. Some remarkable tests indicating "Flow" of concrete under pressure., Eng. News, № 54., 1905.

54. Васильев П.И. Некоторые вопросы пластических деформаций бетона. Известия ВНИИГ, т. 49,1953 г.

55. Катин Н.И. Исследование ползучести бетона при высоких напряжениях. Исследования свойств бетонных и железобетонных конструкций. Труды НИИЖБ, вып. 4. Госстройиздат. Москва, 1959 г.

56. Шейкин А.Е., Николаев B.JI. Об упруго-пластических свойствах бетона при растяжении. «Бетон и Железобетон», № 9. Москва, 1959 г.

57. Александровский С.В. О методике исследования ползучести и влажностных деформаций бетона. Методика лабораторных исследований деформации и прочности бетона, арматуры и железобетонных конструкций. «Госстройиздат». Москва, 1962 г.

58. Александровский С.В., Багрий В.Я. Ползучесть бетона при периодических воздействиях. «Стройиздат». Москва, 1970 г.

59. Александровский С.В. О разновидностях современной теории ползучести бетона и наследственных функциях, фигурирующих в их уравнениях. Ползучести строительных материалов и конструкций. «Стройиздат». Москва, 1964 г.

60. Александровский С.В., Колесников Н.А. Нелинейная ползучесть бетона при ступенчато изменяющихся напряжениях. «Бетон и Железобетон», Москва, № 6, 1971 г.

61. Арутюнян Н.Х. Некоторые вопросы теории ползучести. «Гостехтеоретиздат». Москва, 1952 г.

62. Соловьянчик А.Р., Шифрин С.А., Соколов С.Б. Влияние температурного фактора на формирование потребительских свойств плитно-ребристых пролетных строений в период их возведения. Научные труды ОАО «ЦНИИС». Выпуск №217, 2003 г.

63. Расчет теплового и термонапряженного состояния бетонных и железобетонных конструкций с изменяемой геометрией в процессе их изготовления. (ZA200) ЦНИИС. Москва, 1989 г.

64. Разработка новой методики исследования температурного режима, прочности твердеющего бетона и термонапряженного состояния конструкций транспортных сооружений с помощью персональных компьютеров. ЦНИИС. Москва, 1992г.

65. Соловьянчик А.Р. Энергосберегающие основы технологии изготовления мостовых и других железобетонных конструкций. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. НИИЖБ. Москва, 1985г.

66. Зылев В.Б., Федорков Г.В., Шапошников Н.Н., Штейн В.И. Определение температурных напряжений в железобетонных пролетных строениях на стадии изготовления. «Транспортное строительство» №12, «Транспорт». Москва, 1977 г.

67. Лукьянов B.C., Соловьянчик А.Р. Обеспечение трещиностойкости однослойных легкобетонных панелей при их остывании после тепловой обработки. Сборник трудов ЦНИИС. Выпуск №73, ЦНИИС. Москва, 1972 г. Стр. 159-162.

68. Соловьянчик А.Р. Борьба с трещинообразованием от температурных воздействий в наружных стеновых керамзитобетонных панелях транспортных зданий. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. ЦНИИС. Москва, 1970г.

69. Дмитриев Я.Б., Зылев В.Б., Федорков Т.В., Честной В.М., Шапошников Н.Н., Штейн В.И. Решение плоской задачи термоупругости методом конечных элементов. Труды МИИТа, выпуск №456, МИИТ. Москва, 1974г.

70. Комзин Б.Н. Исследование температурных напряжений в блоках гидротехнических сооружений, бетонируемых в зимнее время. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. МИСИ. Москва, 1959 г.

71. Сычев М.М. Твердение вяжущих веществ. Ленинград, «Стройиздат», 1974г.

72. Ларионова З.М., Никитина Л.В., Тарапган В.Р. Фазовый состав, микроструктура и прочность цементного камня и бетона. Москва, «Стройиздат», 1977 г.

73. Цыбин A.M., Шейнкер Н.Л. Приближенный способ определения коэффициента затухания напряжений в задаче термоползучести. Известия ВНИИГ, том 120. Ленинград, «Энергия», 1978 г.

74. Разработка рекомендаций по рациональным режимам выдерживания бетона монолитного пролетного строения путепровода «Бусиново». Москва, ОАО «ЦНИИС», 1998 г.

75. Мадера А.Г. Методы анализа и расчета случайных температурных полей технических систем. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва, 1996 г.

76. Берсенев С.Б. Анализ термонапряженного состояния сложных конструкций с периодической структурой методом асимптотического расщепления. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. Санкт Петербург, 1996 г.

77. Алексеев В.В. Сопротивление термонапряженных конструкций множественному растрескиванию. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва, 1990 г.

78. Шиманская Т.М., Шиманский А.А., Черникова Т.В. Программа расчета двумерных стационарных температурных полей в произвольной геометрической конструкции ЯЭУ. Обнинск, 1992 г.

79. Берсенев В.Л. Работа стен монолитных железобетонных силосов при температурных воздействиях. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Самара, 1996 г.

80. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. Учебник для ВУЗов, издание 3-е, переработанное с дополнениями. «Энергия». Москва, 1975 г.

81. Запорожец И.Д., Окороков С.Д., Парийский А.А. Тепловыделение бетона, «Издательство литературы по строительству». Ленинград, 1966 г.

82. Миронов С.А., Лагойда А.В. Бетоны, твердеющие на морозе. «Стройиздат». Москва, 1975 г.

83. Шимкович Д.Т. Расчет конструкций в MSC/NASTRAN for Windows. «ДМК». Москва, 2001 г.

84. Городецкий А.С., Заворицкий В.И., Лантух-Лященко А.И., Рассказов А.О. Метод конечных элементов в проектировании транспортных сооружений, «Транспорт». Москва, 1981 г.

85. Миронов С.А. Теория и методы зимнего бетонирования, «Стройиздат». Москва, 1975 г.

86. Инструкция по разработке проведения экспериментальных научных исследований, ЦНИИС. Москва, 1973 г.

87. Расчеты температурного режима и термонапряженного состояния железобетонных пролетных строений моста через р. Ангару в г. Иркутске. Том №2, ЦНИИС. Москва, 2000 г.

88. Александровский С.В., Попкова О.М. Нелинейные деформации бетона при сложных ранних нагружениях, «Бетон и Железобетон», №1, 1971 г.

89. Белов А.В. Температурные напряжения в бетонной призме прямоугольного сечения. Известия ВНИИГ, том 51, 1956 г.

90. Васильев П.И., Зубрицкая М.А. Температурные напряжения от экзотермии цемента в блоках типа плиты. Известия ВНИИГ, том 56, 1956 г.

91. Дятловицкий Л.И., Рабинович А.Б. Определение термоупругих напряжений в массивах с учетом наращивания массива. «Госэнергоиздат». Москва, 1956 г.

92. Фрид С.А. Температурные напряжения в бетонных и железобетонных конструкциях гидротехнических сооружений. Москва, 1957 г.

93. Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости, «Наука». Москва, 1975 г.

94. Соловьянчик А.Р., Смирнов Н.В., Ильин А.А. Определение модуля упругости бетона в раннем возрасте и особенности его учета при расчетах термонапряженного состояния конструкций. Научные труды ЦНИИС, выпуск №225, ЦНИИС. Москва, 2004 г.

95. Microsoft Excel, углубленный курс. «Эком». Москва, 1998 г.

96. Справка Microsoft Excel в Microsoft Office"98.

97. Microsoft Word, углубленный курс. «Эком». Москва, 1997 г.

98. Руководство по бетонированию фундаментов и коммуникаций в вечномерзлых грунтах с учетом твердения бетона при отрицательных температурах. «Стройиздат». Москва, 1982 г.

99. Атаев С.С. Технология индустриального строительства из монолитного бетона. «Стройиздат». Москва, 1989 г.

100. Бобров Ю.Л., Оварченко Е.Т., Шойхет Б.Ш., Петухова Е.Ю. Теплоизоляционные материалы и конструкции. «Инфра-М». Москва, 2003 г.

101. Соловьянчик А.Р., Шифрин С.А. Исследование температурных режимов выдерживания бетона монолитных пролетных строений путепроводов с конструктивными элементами разной массивности. Научно-исследовательская работа. ОАО ЦНИИС. Москва, 1998 г.

102. Цимеринов А.И., Тельтевская В. А. Температурно-усадочная трещиностойкость мостовых опор с позиции теории надежности. ЦНИИС. Москва, 1988 г.

103. Методические рекомендации по применению частично термосного выдерживания изделий на заводах и полигонах сборного железобетона. ЦНИИС. Москва, 1985 г.

104. Тьюки Дж. Анализ результатов наблюдений. Перевод с английского языка. Издательство «Мир». Москва, 1981 г.

105. СП52-101-02 Бетонные и железобетонные конструкции. Госстрой России. Москва, 2002 г.

106. Абезгауз Г.Г., Тронь А.П., Коленкин Ю.Н., Коровина И.А. Справочник по вероятностным расчетам. Военное издательство министерства обороны СССР. Москва, 1970 г.

107. Руководство по расчету теплового режима в пневмосооружениях. «Стройиздат». Москва, 1981 г.

108. Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера. «Стройиздат». Москва, 1982 г.

109. Тепло и массоперенос при новых способах теплового воздействия на бетон. «Будивельник». Киев, 1973 г.

110. Топчий В.Д. Бетонирование в термоактивной опалубке. «Стройиздат». Москва, 1977 г.

111. Руководство по прогреву бетона в монолитных конструкциях. НИИЖБ. Москва, 2005 г.

112. Заседателев И.Б., Малинский Е.Н., Темкин Е.С. Гелиотермообработка сборного железобетона. «Стройиздат». Москва, 1990 г.

113. Заседателев И.Б., Малинский Е.Н. Использование солнечной энергии при изготовлении сборного железобетона. Москва, 1984 г.

114. ООО «Следящие тест-системы» Итоги 2004 года. Москва, 2005г.

115. Малинский В.Е. Технология изготовления мостовых железобетонных конструкций с использованием солнечной энергии. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. Москва, 1991 г.

116. Соловьянчик А.Р., Шифрин С.А., Руденко А.Е. Способ бетонирования монолитных конструкций с элементами разной массивности. Патент на изобретение №2143047. Москва, 1998 г.

117. Соколов С.Б. Влияние колебаний температуры воздуха в тепляках на температуру твердеющего бетона при возведении монолитных плитно-ребристых пролетных строений в холодный период года. Труды ЦНИИС. Вып. 213. ЦНИИС. Москва, 2002 г.

118. Вучков И., Бояджиева JL, Солаков Е. Прикладной линейный регрессионный анализ. «Финансы и статистика». Москва, 1987 г.

119. Экспериментальные методы оптимизации параметров объектов стандартизации. Основные положения планирования эксперимента. ВНИИС. Москва, 1984 г.

120. Миронов С.А., Френкель И.М., Малинина А.А. Рост прочности бетона при пропаривании и последующем твердении. Стройиздат. Москва, 1972 г.

121. Смирнов Н.В., Антонов Е.А. Роль ползучести бетона в формировании термонапряженного состояния монолитных железобетонных конструкций в процессе ее возведения. Труды ЦНИИС, выпуск № 213. ЦНИИС. Москва, 2002 г.

122. Антонов Е.А. Методика технологического ре1улирования термонапряженного состояния монолитных железобетонных транспортных сооружений. Диссертация на соискания ученой степени кандидата технических наук. ЦНИИС. Москва, 2005 г.

123. Скородумов И.Т. Состояние железобетонных пролетных строений, эксплуатируемых длительное время. Труды ЛИИЖТа, выпуск №299. Ленинград, 1969 г.

124. Соловьянчик А.Р. Рекомендации по совершенствованию термовлажностной обработки элементов опор и пролетных строений железобетонных мостов северного исполнения. ЦНИИС. Москва, 1980 г.

125. Честной В.М., Климов Ю.М. Взаимодействие преднапряженных балок со стендом в процессе их изготовления. Труды МИИТа, выпуск № 375. МИИТ, Москва, 1971 г.

126. Соловьянчик А.Р., Шифрин С.А., Ильин А.А., Соколов С.Б. Выбор технологических параметров производства бетонных работ при возведении ростверков и опор арочного пилона вантового моста через р. Москву. Сборник трудов ЦНИИС №230. ЦНИИС, Москва, 2006 г.